스퍼터링에서 플라즈마는 가스 이온화라는 공정을 통해 생성됩니다. 여기에는 진공 챔버 내부에 저압 가스 환경을 조성하고 가스(일반적으로 아르곤과 같은 불활성 가스)를 도입하는 것이 포함됩니다. 그런 다음 가스에 고전압을 가하면 원자가 이온화되어 플라즈마가 생성됩니다. 가스 이온화에 필요한 전압은 사용되는 가스와 가스 압력에 따라 달라집니다. 스퍼터링에 사용되는 일반적인 가스인 아르곤의 경우 이온화 전위는 약 15.8전자볼트(eV)입니다.
스퍼터링에서 플라즈마 생성은 스퍼터링 가스와 대상 물질 간의 상호 작용을 촉진하기 때문에 매우 중요합니다. 플라즈마가 생성되면 가스 이온이 타겟 표면과 충돌하게 됩니다. 이러한 충돌은 타겟 표면에서 원자를 제거하여 기체 상으로 방출할 수 있을 만큼 에너지가 높습니다. 이 과정은 스퍼터링 메커니즘의 기본으로, 방출된 원자가 이동하여 기판에 침착하여 박막을 형성합니다.
스퍼터링 가스로 아르곤이나 크세논과 같은 불활성 가스를 사용하는 것은 전략적인 선택입니다. 이러한 가스는 대상 물질과 반응하거나 공정 가스와 결합하지 않으며 분자량이 높기 때문에 스퍼터링 및 증착 속도를 높이는 데 기여합니다. 이러한 가스의 불활성 특성은 증착된 필름에서 원하는 특성을 달성하는 데 필수적인 스퍼터링 공정 내내 대상 물질의 무결성을 유지하도록 보장합니다.
요약하면, 스퍼터링의 플라즈마는 진공 챔버 내에서 고전압을 사용하여 스퍼터링 가스(일반적으로 불활성 가스)를 이온화하여 생성됩니다. 이러한 이온화는 가스 이온이 표적 물질과 효과적으로 상호 작용할 수 있는 플라즈마 환경을 조성하여 표적 원자를 기판에 방출하고 증착할 수 있도록 합니다. 이 공정은 가스 압력, 전압, 기판의 위치 등의 요소에 의해 제어되고 최적화되어 균일한 코팅을 보장합니다.
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